第四单元物质构成的奥秘第一节原子的构成1.原子的构成原子（不带电）原子核（带正电）核外电子（每个电子带一个单位负电荷）质子（每个质子带一个单位正电荷）中子（不带电）在核外一个相对很大的空间内做着高速运动体积很小，约占原子体积的十万分之一原子一般是由质子、中子和电子构成，有的原子不一定有中子，质子数也不一定等于中子数。原子的种类由核电荷数（质子数）决定。2.构成原子的各种粒子间的关系在原子中，原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。由于原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷的电量相等，电性相反，所以原子整体不显电性。3.相对原子质量以一种碳原子（碳12）质量的1/12（1.66×10-27kg）为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量，符号为Ar。相对原子质量是通过比较得出的比值，单位为“1”。原子中质子和中子的质量接近碳原子质量的1/12，而电子的质量约为质子质量的1/1836，可以忽略不计，所以原子的质量集中在原子核上，即相对原子质量≈质子数＋中子数第二节元素1.定义：元素就是具有相同电荷数（即核内电子数）的一类原子的总称。元素与原子的区别和联系：元素原子区别只表示一类原子的总称；只表示种类，不论个数，是宏观概念原子是微观概念，既表示种类，又表示数量含义化学变化中元素种类不变，但形态可能变化化学变化中，原子种类和数量不变，但最外层电子数可能变化联系元素是同一类原子的总称，原子是构成元素的基本单元2.元素之最地壳中含量（质量分数）排在前五位的元素：氧、硅、铝、铁、6\n钙地壳中含量最多的金属元素：铝地壳中含量最多的非金属元素：氧生物细胞中含量最多的元素：氧人体中含量最多的金属元素：钙1.元素的分类：金属元素、非金属元素、稀有气体元素2.元素符号：元素用元素符号表示。元素符号是用元素拉丁文名称的第一个字母表示的，如果第一个字母相同，则再附加一个小写字母加以区别。3.元素符号的意义：元素符号不仅表示一种元素，还表示这种元素的一个原子。如果物质由原子构成，元素符号还可以表示一种物质。如果元素符号前加上系数，就只表示该原子的个数，只具有微观意义。如：H表示氢元素、1个氢原子。2H表示2个氢原子。Cu表示铜元素、一个铜原子、金属铜。4.描述物质宏观组成和微观构成：①宏观组成（描述物质的组成时用元素叙述）：铁是由铁元素组成的。二氧化碳是由碳元素、氧元素组成的。②微观构成（描述物质的构成时用分子、原子、离子叙述）铁是由铁原子构成的。二氧化碳是由二氧化碳分子构成的。（描述分子的构成时用原子叙述）1个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子构成的。5.元素周期表：元素周期表的每一横行叫做一个周期，共7个周期；每一纵行叫做一个族，共16个族。周期的变化规律：从左到右，原子序数由少变多。除第一周期以外，每一周期都是以金属元素开始，逐渐过渡到非金属元素，最后以稀有气体元素结束，从左到右金属性逐渐减弱。同一周期元素的原子的电子层数相等。第三节离子1.核外电子的排布在含有很多电子的原子里，电子的能量并不相同，能量高的通常在离核较远的区域运动，能量低的电子通常在离核较近的区域运动，就像分了层一样。这样的运动，我们称为分层运动或分层排布。现在发现的元素，原子核外电子最少的有1层，最多的有7层。电子层序数越大，层内电子的能量越大，离原子核距离越远。规律：①核外电子总是尽先排在能量最低的电子层里，第一层排满才能排第二层，第二层排满才能排第三层。②每个电子层最多能容纳2n2个电子（n为层序数，第一层n=1，第二层n=2）。③最外层电子数不超过8个（第一层为最外层时，不超过2个）。2.原子结构示意图：一个氯原子的原子结构示意图如下+17287弧线表示电子层弧线上的数字表示该层填充的电子数表示原子核和核内质子数3.6\n元素的种类①金属元素：原子的最外层电子数一般少于4个（是不稳定结构），在化学变化中易失去最外层电子，而使次外层成为最外层，形成稳定结构。这种性质叫做金属性。②非金属元素：原子的最外层电子数一般多于或等于4个（是不稳定结构），在化学变化中易获得电子，而使最外层达到8电子的稳定结构。这种性质叫做非金属性。③稀有气体元素：原子的最外层有8个电子（He为2个），为相对稳定结构。元素类别最外层电子数得失电子趋势性质结论金属元素＜4易失去最外层电子（形成阳离子）易发生化学反应元素的化学性质由最外层电子数决定。非金属元素≥4（H：1）易获得电子使最外层达到8电子的稳定结构（形成阴离子）稀有气体元素＝8（He：2）难得失电子（为相对稳定结构）极难发生化学反应1.离子的形成：带电的原子或原子团叫做离子。在化学反应中，金属元素原子失去最外层电子，非金属元素原子得到电子，从而使参加反应的原子带上电荷。带电荷的原子叫做离子。带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。阴、阳离子由于静电作用互相吸引，结合形成稳定的、不带电性的化合物。2.离子内质子数不等于核外电子数，离子的最外层电子一般是8（氢是0）个电子的稳定结构。原子通过得失电子变成离子，离子也可以通过得失电子变回原子。3.离子符号离子用离子符号表示：在原子团或元素符号的右上角标出离子所带的电荷的多少及电荷的正负（数字在前，符号在后），当离子所带电荷数为1时，1可以不写。如Na+（钠离子）、Ca2+（钙离子）、H+（氢离子）、Cl-（氯离子）、O2-（氧离子）、OH-（氢氧根离子）等。离子符号表示的意义：Mg2+表示1个镁离子带2个单位的负电荷。2O2-表示2个氧离子。离子符号只有微观含义，没有宏观含义。4.一定带正电的粒子：质子、原子核、阳离子一定带负电的粒子：电子、阴离子不带电的粒子有：中子、原子、分子5.物质与其构成粒子之间的关系：①原子直接构成物质。如汞、金刚石直接由原子构成。②金属元素原子和非金属元素原子分别形成阳离子和阴离子。如氯化钠是由氯离子和钠离子构成的。③非金属元素离子和非金属元素离子各提供电子形成共用电子对，结合成分子。如氧气是由氧分子构成的。第四节化学式与化合价1.化学式：用元素符号和数字组合来表示物质组成的式子。2.化学式（如H2O）的意义：表示一种物质（宏观意义）——表示水这种物质；表示一个分子（微观意义）——表示1个水分子；表示某物质是由什么元素组成的（宏观意义）——表示水是由氢元素、氧元素组成；表示某物质是由什么粒子构成（微观意义）——表示水由水分子构成；表示某物质的分子由什么粒子构成（微观意义）——表示1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成；6\n1.化学式的写法：纯净物单质化合物金属单质、稀有气体单质、其他由原子构成的物质——直接用元素符号表示（如Fe、Al）常温下为固态的非金属单质——用元素符号表示（如S、P、C）由双原子分子或多原子分子构成——在元素符号右下角标出原子个数（如O2、H2、Cl2）正价元素或原子团写在前，负价元素或原子团写在后（特例：NH3氨气、CH4甲烷）。在元素符号右下角写出该种元素的原子数目，所有元素的原子个数比为最简比（特例：H2O2）。当原子团不是一个时需要加括号，把个数写在括号的右下角（1省略不写）。书写化合物的化学式时，首先要弄清以下两点：①这种物质由哪种物质组成；②化合物中各元素的原子个数比是多少。2.化合价：元素化合价是一个原子在化合时表现出来的性质。在元素符号或原子团的上方标出化合价，“+”、“-”写在前，数字写在后。+5-23.化合价的一般规律：金属元素跟非金属元素化合时，金属元素显正价，非金属元素显负价。氧元素通常显-2价，氢元素通常显+1价。在化合物里正负化合价的代数和为0。在单质中元素的化合价为0。同一元素在不同物质里可显不同的化合价。在同一种物质里，同一元素也可显不同的化合价（如NH4NO3）。-3+54.根据化合价写化学式：“正价前，负价后，十字交叉右下处，化简才是原子数”。如P2O5→P2O5+35.数字的意义：①元素符号前的数字表示几个某原子。如2H中的“2”表示2个氢原子。②化学式前的数字表示几个某分子。如2H2O中的“2”表示2个水分子。③元素符号右下角数字表示一个某分子或离子中有几个某原子。如CO2中的“2”表示1个二氧化碳分子中有2个氧原子。④元素符号右上角的数字表示一个某离子中带几个单位的正或负电荷。如Fe3+中的“3”表示1个铁离子带3个单位的正电荷。⑤元素符号正上方数字表示某元素的化合价。如Fe表示铁元素的化合价是+3。6.根据化学式进行计算（计算时要注意式子的化学意义）1)相对分子质量＝（相对原子质量×原子个数）之和2)组成元素的质量比＝（相对原子质量×原子个数）之比在计算时要注意标清元素的顺序。3)原子个数之比＝（元素质量÷相对原子质量）之比4)化合物中某元素的质量分数＝5)某元素的质量＝某化合物的质量×某元素质量分数＝【例】多少吨的氧化亚铁（FeO）中所含铁元素质量和100t中氧化铁所含铁元素的质量相同？解：设需氧化铁的质量为x。6\n答：需氧化亚铁的质量为90t。【注意】列方程时所设未知数不能带有单位。1)某元素的质量＝某混合物的质量×纯度×某元素质量分数某元素的质量＝【例】现在有一种化肥，主要成分是硝酸铵，测得其含氮量为34.3%（杂质不含氮），求这种化肥的纯度。解：设该化肥的质量为100g，该化肥的纯度为a%。答：这种化肥的纯度为98%。【注意】①设这种氮肥的质量是为了使方程有化学意义。②纯度是百分数，不能小于0%，也不能大于100%。纯度是未知数时，表示纯度的字母后要跟上百分号。2)有一瓶不纯的硝酸铵（NH4NO3）样品，经分析其中的含氮量为37%，则所含杂质可能是：A.(NH4)2SO4B.CO(NH2)2C.NH4ClD.NH4HCO3【分析】解这道题需要三个要素：最大数、中间数、最小数（指含氮量）。三者之间的关系为：最大数＞中间数＞最小数。这里的37%是求出的平均含氮量，是中间数。接下来算出NH4NO3中的含氮量：35%。由于35%＜37%，所以应该是最小数。然后算出四个候选答案中每个化合物的含氮量，它是最大数，数值应该大于37%。在这里只有CO(NH2)2的含氮量为46.7%，超过了37%，成为最大值。所以最后答案应该是B。附表1一些常见元素的名称、符号和相对原子质量元素名称元素符号相对原子质量元素名称元素符号相对原子质量元素名称元素符号相对原子质量氢H1铝Al27铁Fe56氦He4硅Si28铜Cu63.5碳C12磷P31锌Zn65氮N14硫S32银Ag108氧O16氯Cl35.5钡Ba137氟F19氩Ar40铂Pt195氖Ne20钾K39金Au197钠Na23钙Ca40汞Hg201镁Mg24锰Mn35碘I1276\n附表2一些常见元素、根的化合价和离子符号元素和根的名称元素和根的符号常见的化合价离子符号元素和根的名称元素和根的符号常见的化合价离子符号钾K+1K+氟F-1F-钠Na+1Na+氯Cl-1、+1、+5、+7Cl-银Ag+1Ag+溴Br-1Br-铜Cu+1、+2Cu+、Cu2+氮N-3、+2、+3、+4、+5钙Ca+2Ca2+氧O-2镁Mg+2Mg2+硫S-2、+4、+6S2-钡Ba+2Ba2+磷P-3、+3、+5锌Zn+2Zn2+碳C+2、+4汞Hg+2Hg2+硅Si+4铁Fe+2**、+3Fe2+、Fe3+氢氧根OH-1OH-锰Mn+2、+4、+6、+7Mn2+硝酸根NO3-1NO3-铝Al+3Al3+硫酸根SO4-2SO42-氢H+1H+碳酸根CO3-2CO32-铵根NH4+1NH4+磷酸根PO4-3PO43-*亚铁指化合价为+2的铁元素，亚铜指化合价为+1的铜元素。6
